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1、数控加工技术实验周实践报告一、数控加工技术实验周的目的和意义本学期课程安排紧密，各学科实验任务密集，使得本学期的学习生活紧张而又 充实。但同时，这又造成了单科实验的单一型、不完整性，及有些应学、应会、应 实践而由于学时等的限制而无法在正常实验时间进行实践等弊端，因此在学期末开 设数控加工技术实验周，让学生结合自身的实际学习情况，对各部分知识进行查缺 补漏，同时进行相关知识的再学习和再实践就显得尤为重要。在数控加工技术实验 周期间，学生应将所学到的各学科的知识串联起来， 综合运用数控加工技术、 CAD/CAM 技术、机械制造技术基础等学科的相关知识，对要加工的零件进行工艺分析、实体 造型、加工轨
2、迹生成以及数控加工程序代码生成、模拟仿真加工等工作，同时提高 自身分析、解决实际问题的综合能力。综上所述，数控加工技术实验周的开设使学 生能够有条件进行综合性的实践分析，为将来从事数控加工或其他相关工作打下坚 实的基础。因此，这是一次有意义并且很难得的进行综合实践的机会。二、实验周实践日期、地点及设备1.实践日期： 2012年 6月18日 2012年 6月 21日。2. 实践地点：机电学院机床实验室（工程训练中心桥下） 。3.所用设备：XK5032数控铣床，机用平口钳，百分表和磁力表座，量棒，厚薄 规，扳手，铜棒等。三、加工工件工序图样1.【两轴加工工件】图1两轴加工工件实体造型工序思路:根据
3、给出的两轴加工工件零件图在 CAXA制造工程师中进行实体造型。 首先进行实体底板的造型，选定 XOY平面后进行草图绘制，再利用拉伸增料进行底 板的造型；然后选择实体底板的上表面继续进行草图绘制，并利用拉伸增料分别得 到圆形底板和正五边形底板，利用拉伸除料得到四个孔。最终得到实体造型如图1所示。2.【三轴加工工件】图2三轴加工工件实体造型工序思路:根据给出的三轴加工工件零件图在 CAXA制造工程师中进行实体造型。 首先利用拉伸增料进行矩形底板的建模。然后在底板的上表面绘制零件草图，向上 方进行拉伸增料。接下来进行孔和上端四周的拉伸除料。接着进行中心部分的拉伸 除料，最后定义一个基准面，在该基准面
4、内绘制草图，进行实体拉伸生成曲面。最 终得到实体造型如图2所示。四、工艺分析1. 【两轴加工工件】图3两轴加工零件图零件图纸分析：如图3所示，该零件底部为一个100mnX 80mnX 18mmB勺长方体,其上是一个直径60mm高6mm勺圆柱体，圆柱体之上又有一个底面为内接正五边形高 为6mm勺底板，在长方体上分布了四个直径为12mm深为6mn的孔。该零件的最大厚度为30mm毛坯选择：零件毛坯是一个长方体，已在其他机床上已加工成100mnX 80mnX30mnr的长方体。机床选择：选择立式数控加工中心进行该零件的加工。工装夹具选择：选用长宽两方向相对面作为水平方向（XY方向）的基准；选用底面作为
5、高度方向（Z方向）的基准，使用这些已加工过的底面为定位基准，用通用 台虎钳夹紧工件左右两侧面，台虎钳固定于加工中心工作台上。工序划分：由于零件毛坯已在其他机床上面进行过加工，其尺寸与零件的尺寸 很相近，所以只需加工 100mm< 80mnX 30mm的长方体上方的部分，材料的切削量不 大。加工时用两道工序，工序顺序：（1）平面轮廓加工凸台（分粗、精铣）（2）平面区域加工孔（分粗、精铣）刀具选择：采用直径12 mm勺平底立铣刀（高速钢），并把刀具的半径输入刀具 参数表中（粗加工R=6.5、精加工取修正值）。确定切削用量:精加工余量0 .5mm,主轴转速500 r/min，进给速度40mm/
6、mir。2. 【三轴加工工件】图4三轴加工零件图零件图纸分析:如图4所示，该零件由一个 108mM 88mm< 12mmB勺长方体，以 及上部的直线和十五段 R5mnS勺圆弧、八段 R10mm勺圆弧、一段 RlOOmnS勺圆弧、一 段R300mm勺圆弧、四个 R5mm勺圆以及四个 R8mnil勺圆组成。该零件的最大厚度为 30mm毛坯选择:零件毛坯是一个长方体， 在其他机床上已加工成 108mm< 88mm< 30mm 的长方体。已在其他机床加工完成。机床选择：选择立式数控加工中心进行该零件的加工。工装夹具选择：要加工的零件为长方体，而经过加工的长方体坯料，平行度、 垂直度、
7、尺寸精度都已得到保证。可以选用长宽两方向相对面作为水平方向(XY方向)的基准(两边碰数分中)；选用底面作为高度方向(Z方向)的基准。这些基准面 在数控加工过程中不再加工， 作为加工基准可以保证基准的准确性和前后的统一性。 所以选用平口钳进行装夹。工序划分：对该零件的加工时，用三道加工工序进行加工。(1) 采用平面轮廓加工对上部分的四周进行加工；(2) 对四周的四个凹槽以及四个孔利用平面区域加工方法进行加工；(3) 利用曲面区域加工方法对中心的曲面凹槽进行加工。刀具选择：平面轮廓加工和平面区域加工时都采用D6mn和D4mn的端铣刀，在进行曲面区域加工时使用D6, r3的球头铣刀确定切削用量：精加
8、工余量0 .2mm,主轴转速1000 r/min，进给速度80mm/mir。五、数控编程1.【两轴加工工件】首先进行加工前的准备工作，设定加工刀具，选用D12mn的平底立铣刀，如图5所示。然后进行必要的后置设置，根据当前的机床，设置各参数，如图6所示。图5图6为了快速完成加工过程，这里采用知识加工的方法加工该正五边形底板。首先进行知识库参数设置，为以后的知识加工中的粗加工、半精加工、精加工预先设置好合理的加工工艺参数，如图 7所示。图7图8分别设置粗加工模板参数、半精加工模板参数、精加工模板参数，分别如图8、图9、图10所示并保存设置好的加工参数，这样连杆知识加工的参数设置就完成了。图9图10
9、知识加工操作，选择知识加工中已经存在的加工模板，根据零件的整体特征以及零件加工过程完成工件的加工。步骤如图11、图12、图13所示。图11图12图 13单击“完成”后立即生成加工过程的加工轨迹、加工代码以及加工工艺单。工件 的知识加工就完成了。如图 14、图 15 所示。图 14图 15 两轴加工工件知识加工由于该两轴加工工件的整体形状是较为陡峭，整体加工选择等高粗加工，精加工 采用等高精加工。首先设置粗加工参数，生成等高粗加工刀具轨迹，如图16、图 17所示。图 16 图 17 等高粗加工的加工轨迹将等高粗加工生成的轨迹进行隐藏，然后进行等高精加工。等高精加工的参数设 置如图 18 所示。精
10、加工参数设置完成后进行等高精加工轨迹的生成。 然后将粗加工的 轨迹进行显示。最后生成等高粗加工和等高精加工的程序的NC代码。至此，两轴加工工件的数控编程就完成了。生成轨迹后的两轴工件的加工轨迹如图19 所示。图 18图 19 两轴加工的加工轨迹2. 【三轴加工工件】首先，根据上述步骤，得到三轴加工工件的知识加工及其轨迹明细单。图 21 三轴加工工件知识加工图 20D6mn和 D4mnS勺进行后置设置，为平面轮廓加工和平面区域加工选取刀具，选用端铣刀。平面轮廓加工的参数设置如图 22所示，设置好参数后分别按照提示进行操作 来生成平面轮廓加工和平面区域加工的轨迹；曲面区域加工选用 D6mmr3 m
11、m的球铣刀,刀的参数设置如图23所示，设置好其余参数后，进行曲面区域加工轨迹的生成。图22图23所有轨迹都生成好之后，进行数控加工程序 NC 代码的生成。生成轨迹后的曲面实 体的加工轨迹如图24所示。图24三轴加工的加工轨迹六、数控加工仿真1.首先根据加工要求选择相应的加工机床。在本实验周的仿真加工过程中，我选用的是FANUC 01控制系统的北京第一机床厂 XKA714/B的立式加工中心。2.按下控制面板上的启动按钮，检查紧急停止按钮如果没有松幵则图25图26将其松幵。3. 将机床的X、Y、Z轴分别回零。4. 根据加工的零件类型及工艺要求，定义合适的毛坯。其中，两轴加工工件为100mm<
12、 80mm< 30mn勺勺长方体；三轴加工工件为 108mnX 88mnX 30mnrB勺长方体。5. 根据工艺要求中的零件的装夹要求，选用合适的夹具对零件毛坯进行装夹6将装夹好的零件安放在机床的工作台的合适位置7.按照工艺要求选取加工时需要使用的刀具，将其放在加工中心的刀库中8.数控程序的导入。点击操作面板上的编辑键回 ，编辑状态指示灯变亮时已进入编辑状态。点击MDI键盘上的CRT界面转入编辑页面。再按菜单软键操作，在出现的下级子菜单中按软键 ，按菜单软键READ，转入如图27所示界面, 点击MDI键盘上的数字/字母键，输入“OX'（x为任意不超过四位的数字），按软键EXEC；
13、 点击菜单“机床/DNC传送”，在弹出的对话框（如图29）中选择所需的NC程序，按“打 幵”确认，则数控程序被导入并显示在 CRT界面上（如图28）。图28图27图299.对刀。刚性靠棒X，Y轴对刀，刚性靠棒采用检查塞尺松紧的方式对刀，具体过程如下（采用将零件放置在基准工具的左侧的方式）。点击菜单“机床/基准工具”，弹出的基准工具对话框中，左边的是刚性靠棒基准工具，右边的是寻边器。如图30图30X轴方向对刀：点击操作面板中的“手动”按钮 网，手动状态灯亮盂，进入“手 动”方式。点击 MDI键盘上的P2 |,使CRT界面上显示坐标值；借助“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等工具，适当点
14、击E , S3, ”，昭，S3, 53按钮, 将机床移动到如下图所示的大致位置。移动到大致位置后，可以采用手轮调节方式移 动机床，点击菜单“塞尺检查/1mnf,基准工具和零件之间被插入塞尺。在机床下方显 示局部放大图。（紧贴零件的红色物件为塞尺） 点击操作面板上的“手动脉冲”按钮画显示手轮将手轮对应轴旋钮龍目置于X档，调节手轮进给速度旋钮上点击鼠标使手动脉冲指示灯变亮|,采用手动脉冲方式精确移动机床，点击左键或右键精确移动靠棒。使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适”。记下 塞尺检查结果为“合适”时 CRT界面中的X坐标值，此为基准工具中心的 X坐标，记为X!；将定义毛坯数据时设定的零件
15、的长度记为 X2 ；将塞尺厚度记为X3 ；将基准工 件直径记为X4。则工件上表面中心的 X的坐标为基准工具中心的 X的坐标减去零件长 度的一半减去塞尺厚度减去 基准工具半径，记为 X。Y方向对刀采用同样的方法。得到工件中心的Y坐标，记为Y。完成X, Y方向对刀后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”将塞尺收回，点击“手动”按钮,手动灯亮,机床转入手动操作状态,点击国按钮，将Z轴提起，再点击菜单“机床/拆除工具”拆除基准工具塞尺法Z轴对刀，铣床Z轴对刀时采用实际加工时所要使用的刀具。点击菜单“机床/选择刀具”或点击工具条上的小图标田，选择所需刀具。装好刀具后，点击操作面 的S3,国，S3,按钮，将机床
16、移到如图18-3-3-1的大致位置。类似在X,板中的“手动”按钮手动状态灯亮系统进入“手动”方式。利用操作面板上Y方向对刀的方法进行塞尺检查，得到“塞尺检查：合适”时Z的坐标值，记为Z1则坐标值为Z1减去塞尺厚度再减去零件毛坯厚度后数值为Z坐标原点，此时工件坐标系在工件下表面。10.工件坐标系的设定在MDI键盘上点击制键，按菜单软键坐标系，进入坐标系参数设定界面用方 位键_ _J_J选择所需的坐标系和坐标轴。利用MDI键盘输入通过对刀所得到的工件坐标原点在机床坐标系中的坐标值。首先将光标移到G54坐标系X的位置，在MDI键盘上输入数值，按菜单软键输入或按T，参数输入到指定区域。按创键可逐个字
17、符删除输入域中的字符。点击 匚，将光标分别移到Y、Z的位置，输入相应的坐标值。综上所述，完成以上操作后就可以进行模拟铣削加工。七、心得与体会为期一周的数控加工技术实验周结束了，我觉得从中收获良多。我们从中学到了 很多课本上没有的知识，积累了许多实际加工中的经验，为以后从事相关工作打下了 一个坚实的基础。由于加工设备的有限以及数控机床的磨损，因此我们原本实际的机 床操作改成了利用仿真软件进行仿真加工。首先，借助CAXA制造工程师进行实体造型和刀具轨迹的生成，由于我们在本学期的CAD/CAM课程中也使用过CAXA制造工程师，因此在这一过程中还是比较顺利的，但是也存在诸多的不足，如不能够深入理解刀具
18、 仿真轨迹的含义及其他多种生成方法。另外，在进行工件的工艺分析时，机械制造基 础的相关知识掌握的并不扎实，给这次的数控加工实验周的报告分析带来了问题，并 在进行加工轨迹的生成时存在不少的问题。但是经过小组成员的群策群力，大家思维 积极踊跃，集中集体的力量最终圆满的解决了问题。仿真软件的使用时我遇到的一大难题，由于之前没有接触过类似的软件，因此在进行仿真的过程中需要边用边学， 根据使用说明书去查找解决问题的方法，惭愧的讲,在这一周的时间里我对这个软件的掌握依然不尽人意，只能达到简单应用的水平。从 这件事上我也看出了自己的不足，对新知识接受能力还需要锻炼提高，从今往后我决 心努力扩充自己的知识面，发挥“活到老，学到老”的精神，积极主动的学习新的知 识。总而言之，这次的数控加工技术实验周，让我受益匪浅。既发现了自己的学习潜 力和热情，同时也认识到实践动手能力的欠缺。同时，这次实验周也大大增进了我的 团队精神，让我学会了如何在一个团队中与他人协调沟通，从而发挥大家的智慧，很 好的完成任务。最后，我要衷心感谢指导这次实验周的赵志超老师，感谢老师细致的讲解和耐心 的答疑，以及在炎热的天气里辛勤的付出。再次请允许我代表全体参加实验周同学对 老师表达最诚挚的感谢！祝老师身体健康，工作顺利，万事如意!